(57)【要約】【課題】  中間カムの位置のセンシングを行なうことなく、中間カムの正確な位置決めをすることができ、前記従動節の変位行程長を正確に設定する。【解決手段】主カム７の駆動によって駆動し位置が変化するようになっている中間カム５と、中間カム５の位置によって変位行程長が変化する従動節３と、アクチュエータ１５を用いて中間カム５の位置を移動すると共に、従動節３が基底状態にあるときにのみ、中間カム５の位置を移動可能になっている中間カム移動手段８と、従動節３が基底状態にあるときの所定の回転角度に主カム７の回転角度があるときに、中間カム５の位置を移動することを、中間カム移動手段８に複数回行なわせ、中間カム５の位置を設定する制御手段２１とを有する。【選択図】図１
2007291998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転カムの回転によって駆動し、前記回転カムに対する位置が変化するようになっている中間カムと；
前記中間カムの駆動によって変位すると共に、前記中間カムの位置によって変位行程長が変化する従動節と；
前記従動節の変位行程長を変えるためにアクチュエータを用いて前記中間カムの位置を移動すると共に、前記従動節が基底状態にあるときにのみ、前記中間カムの位置を移動可能になっている中間カム移動手段と；
前記従動節の変位行程長を所定の値にすべく、前記従動節が基底状態にあるときの前記回転カムの回転角度範囲のうちの所定の回転角度に前記回転カムの回転角度があるときに、前記従動節の変位行程長を大きくまたは小さくする方向に前記中間カムの位置を移動し、前記中間カムの位置を設定する制御手段と；
を有することを特徴とするカム装置。
【請求項２】
請求項１に記載のカム装置において、
前記制御手段は、前記回転カムが１回転する間であって、前記従動節が基底状態にあるときの前記回転カムの回転角度範囲のうちの第１の所定の回転角度に前記回転カムの回転角度があるときに、前記従動節の変位行程長を小さくする方向への前記中間カムの揺動中心の位置の移動を開始し、この移動を、前記従動節が基底状態にあるときの前記回転カムの回転角度範囲のうちの前記第１の所定の回転角度よりも遅い第２の所定の回転角度に前記回転カムの回転角度がなるまで行い、続いて、前記従動節が基底状態にあるときの前記回転カムの回転角度範囲のうちの前記第２の所定の回転角度よりも遅いかもしくは前記第２の所定の回転角度と等しい第３の所定の回転角度に前記回転カムの回転角度があるときに、前記従動節の変位行程長を大きくする方向への前記中間カムの揺動中心の移動を開始し、この移動を少なくとも前記従動節の変位が始まるまで行うことを、前記回転カムの１回転毎に前記中間カム移動手段に複数回行なわせ、前記中間カムの位置を設定することを特徴とするカム装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のカム装置において、
前記制御手段は、エンジンの運転状態をセンシングする複数のセンサから送られる信号に基づいて、前記従動節の目標リフト量をデータ設定する目標リフト量データ設定部と、前記回転カムの回転角のデータを設定する回転カム角データ設定部と、前記エンジンの回転数を判断するエンジン回転数判断部とを備え、前記各設定部と前記判断部からの情報に基づいて、前記アクチュエータを駆動させる駆動信号を出力する制御部を有することを特徴とするカム装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のカム装置において、
前記アクチュエータはステッピングモータであることを特徴とするカム装置。
【請求項５】
回転カムの回転によって揺動し揺動中心の位置が移動可能になっている中間カムと、前記中間カムの揺動によって変位すると共に、前記中間カムの揺動中心の位置によって変位行程長が変化する従動節とを備えたカム装置における前記従動節の変位行程長設定方法において、
前記回転カムが１回転する間であって、前記従動節が基底状態にあるときの前記回転カムの回転角度範囲のうちの所定の回転角度に前記回転カムの回転角度があるときに、前記従動節の変位行程長を大きくまたは小さくする方向への前記中間カムの揺動中心の位置の移動を開始させるステップと、この移動を少なくとも前記従動節の変位が始まるまで行なうことを、前記回転カムの１回転毎に複数回行なわせるステップと、前記中間カムの位置を設定するステップとを有することを特徴とするカム装置における従動節の変位行程長設定方法。
【請求項６】
回転カムの回転によって揺動し揺動中心の位置が移動可能になっている中間カムと、前記中間カムの揺動によって変位すると共に、前記中間カムの揺動中心の位置によって変位行程長が変化する従動節とを備えたカム装置における前記従動節の変位行程長設定方法において、
前記回転カムが１回転する間であって、前記従動節が基底状態にあるときの前記回転カムの回転角度範囲のうちの第１の所定の回転角度に前記回転カムの回転角度があるときに、前記従動節の変位行程長を小さくする方向への前記中間カムの揺動中心の位置の移動を開始させるステップと、この移動を、前記従動節が基底状態にあるときの前記回転カムの回転角度範囲のうちの前記第１の所定の回転角度よりも遅い第２の所定の回転角度に前記回転カムの回転角度がなるまで行わせるステップと、続いて、前記従動節が基底状態にあるときの前記回転カムの回転角度範囲のうちの前記第２の所定の回転角度よりも遅いか若しくは前記第２の所定の回転角度と等しい第３の所定の回転角度に前記回転カムの回転角度があるときに、前記従動節の変位行程長を大きくする方向への前記中間カムの揺動中心の移動を開始させるステップと、この移動を少なくとも前記従動節の変位が始まるまで行なうことを、前記回転カムの１回転毎に複数回行ない、前記中間カムの位置を設定するステップとを有することを特徴とするカム装置における従動節の変位行程長設定方法。
【請求項７】
請求項６に記載の従動節の変位行程長設定方法において、
前記中間カムの揺動中心位置の設定に先立って、前記従動節が基底状態にあるときの前記回転カムの回転角度範囲に前記回転カムの回転角度があるときに、前記中間カムの揺動中心位置のおおまかな位置決めを行なわせるステップを有することを特徴とするカム装置における従動節の変位行程長設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カム装置およびカム装置における従動節の変位行程長（ストローク）設定方法に係り、たとえば、中間カムの揺動中心を移動することによって前記変位行程長の変更や設定を行なうものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、たとえばエンジンのクランクシャフトによって回転する回転カム（主カム）とバルブとの間に中間カムを配し、この中間カムを介して前記回転カムで前記バルブをリフトすると共に、前記中間カムの位置を、モータ、リードスクリュー等によって移動位置決めし、前記バルブのストロークを変更することができるカム装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−９２５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前記カム装置では、前記バルブのストロークを正確なものにすべく、前記中間カムの位置をセンサを用いて検出し、フィードバック制御を行なっているが、エンジンのヘッド内に、前記センサを設けることは、スペース的な制約や環境的な制約から困難であるという問題がある。
【０００４】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、回転カムと、この回転カムの回転によって駆動し位置が移動可能になっている中間カムと、この中間カムの駆動によって変位すると共に、前記中間カムの位置によって変位行程長が変化する従動節とを備えたカム装置およびカム装置における従動節の変位行程長設定方法において、前記中間カムの位置のセンシング（検出）を行なうことなく、前記中間カムの正確な位置決めをすることができ、前記従動節の変位行程長を正確に設定することができるカム装置およびカム装置における従動節の変位行程長設定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、回転カムの回転によって駆動し、前記回転カムに対する位置が変化するようになっている中間カムと、前記中間カムの駆動によって変位すると共に、前記中間カムの位置によって変位行程長が変化する従動節と、前記従動節の変位行程長を変えるためにアクチュエータを用いて前記中間カムの位置を移動すると共に、前記従動節が基底状態にあるときにのみ、前記中間カムの位置を移動可能になっている中間カム移動手段と、前記従動節の変位行程長を所定の値にすべく、前記従動節が基底状態にあるときの前記回転カムの回転角度範囲のうちの所定の回転角度に前記回転カムの回転角度があるときに、前記従動節の変位行程長を大きくまたは小さくする方向に前記中間カムの位置を移動し、前記中間カムの位置を設定する制御手段とを有するカム装置である。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のカム装置において、前記制御手段は、前記回転カムが１回転する間であって、前記従動節が基底状態にあるときの前記回転カムの回転角度範囲のうちの第１の所定の回転角度に前記回転カムの回転角度があるときに、前記従動節の変位行程長を小さくする方向への前記中間カムの揺動中心の位置の移動を開始し、この移動を、前記従動節が基底状態にあるときの前記回転カムの回転角度範囲のうちの前記第１の所定の回転角度よりも遅い第２の所定の回転角度に前記回転カムの回転角度がなるまで行い、続いて、前記従動節が基底状態にあるときの前記回転カムの回転角度範囲のうちの前記第２の所定の回転角度よりも遅いかもしくは前記第２の所定の回転角度と等しい第３の所定の回転角度に前記回転カムの回転角度があるときに、前記従動節の変位行程長を大きくする方向への前記中間カムの揺動中心の移動を開始し、この移動を少なくとも前記従動節の変位が始まるまで行うことを、前記回転カムの１回転毎に前記中間カム移動手段に複数回行なわせ、前記中間カムの位置を設定するカム装置である。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のカム装置において、前記制御手段は、エンジンの運転状態をセンシングする複数のセンサから送られる信号に基づいて、前記従動節の目標リフト量をデータ設定する目標リフト量データ設定部と、前記回転カムの回転角のデータを設定する回転カム角データ設定部と、前記エンジンの回転数を判断するエンジン回転数判断部とを備え、前記各設定部と前記判断部からの情報に基づいて、前記アクチュエータを駆動させる駆動信号を出力する制御部を有するカム装置である。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のカム装置において、前記アクチュエータはステッピングモータであるカム装置である。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、回転カムの回転によって揺動し揺動中心の位置が移動可能になっている中間カムと、前記中間カムの揺動によって変位すると共に、前記中間カムの揺動中心の位置によって変位行程長が変化する従動節とを備えたカム装置における前記従動節の変位行程長設定方法において、前記回転カムが１回転する間であって、前記従動節が基底状態にあるときの前記回転カムの回転角度範囲のうちの所定の回転角度に前記回転カムの回転角度があるときに、前記従動節の変位行程長を大きくまたは小さくする方向への前記中間カムの揺動中心の位置の移動を開始させるステップと、この移動を少なくとも前記従動節の変位が始まるまで行なうことを、前記回転カムの１回転毎に複数回行なわせるステップと、前記中間カムの位置を設定するステップとを有するカム装置における従動節の変位行程長設定方法である。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、回転カムの回転によって揺動し揺動中心の位置が移動可能になっている中間カムと、前記中間カムの揺動によって変位すると共に、前記中間カムの揺動中心の位置によって変位行程長が変化する従動節とを備えたカム装置における前記従動節の変位行程長設定方法において、前記回転カムが１回転する間であって、前記従動節が基底状態にあるときの前記回転カムの回転角度範囲のうちの第１の所定の回転角度に前記回転カムの回転角度があるときに、前記従動節の変位行程長を小さくする方向への前記中間カムの揺動中心の位置の移動を開始させるステップと、この移動を、前記従動節が基底状態にあるときの前記回転カムの回転角度範囲のうちの前記第１の所定の回転角度よりも遅い第２の所定の回転角度に前記回転カムの回転角度がなるまで行わせるステップと、続いて、前記従動節が基底状態にあるときの前記回転カムの回転角度範囲のうちの前記第２の所定の回転角度よりも遅いか若しくは前記第２の所定の回転角度と等しい第３の所定の回転角度に前記回転カムの回転角度があるときに、前記従動節の変位行程長を大きくする方向への前記中間カムの揺動中心の移動を開始させるステップと、この移動を少なくとも前記従動節の変位が始まるまで行なうことを、前記回転カムの１回転毎に複数回行ない、前記中間カムの位置を設定するステップとを有するカム装置における従動節の変位行程長設定方法である。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の従動節の変位行程長設定方法において、前記中間カムの揺動中心位置の設定に先立って、前記従動節が基底状態にあるときの前記回転カムの回転角度範囲に前記回転カムの回転角度があるときに、前記中間カムの揺動中心位置のおおまかな位置決めを行なわせるステップを有するカム装置における従動節の変位行程長設定方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、回転カムと、この回転カムの回転によって駆動し位置が移動可能になっている中間カムと、この中間カムの駆動によって変位すると共に、前記中間カムの位置によって変位行程長が変化する従動節とを備えたカム装置およびカム装置における従動節の変位行程長設定方法において、前記中間カムの位置のセンシングを行なうことなく、前記中間カムの正確な位置決めをすることができ、前記従動節の変位行程長を正確に設定することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るカム装置１の概略構成を示す斜視図であり、図２は、カム装置１の概略構成を示す正面図である。
【００１４】
カム装置１は、たとえば、４サイクルエンジンの吸気弁（吸気バルブ）３や排気弁（排気バルブ）を変位（リフト）させるためのものであり、中間カム５を備えている。中間カム５は、図示しないフレーム（エンジンの筐体；シリンダヘッドやシリンダブロック）に対して回転自在な回転カム（主カム）７により揺動し、この揺動によって従動節の例であるバルブ３を、前記フレームに対して直線的にリフトさせることができるようになっている。
【００１５】
なお、回転カム７は、上記４サイクルエンジンのクランクシャフトから回転力を得て一方向に回転するようになっており、回転カム７および中間カム５は、たとえば、図２の紙面に垂直な方向に所定の厚さを備えた板カム等の平面カムによって構成されている。また、バルブ３は、たとえば、図示しない圧縮バネによって（前記フレームとバルブ３との間に設けられた圧縮バネによって）、着座する（基底状態にある）ように（図２の上方に向かうように）付勢されている。
【００１６】
カム装置１では、中間カム５の揺動中心ＣＬ１の位置を、中間カム移動手段８を用いて、回転カム７の回転中心軸ＣＬ３や前記フレームに対して相対的に移動させることによって、バルブ３のストローク（変位行程長；最大リフト量）を変更可能なようになっている。
【００１７】
より詳しく説明すると、カム装置１には、中間カム支持部材９が設けられている。この中間カム支持部材９はガイド部材１１に係合し、回転カム７の回転中心軸ＣＬ３に対して直交する方向（図１の矢印ＡＲ１の方向）で、前記エンジンの筐体に対して移動自在になっている。
【００１８】
中間カム５は、回転カム７の回転中心軸ＣＬ３と平行な軸ＣＬ１を中心にして中間カム支持部材９に揺動自在に設けられている。そして、中間カム５の揺動中心ＣＬ１は、回転カム７に対して接近・離反する方向に移動するようになっている。
【００１９】
ここで、中間カム５の揺動中心軸ＣＬ１に位置とバルブ３のストロークとの関係について説明する。
【００２０】
図３は、中間カム５の位置とバルブ３のストロークとの関係を示す図である。
【００２１】
図３の横軸は、回転カム７の回転角度を示す。回転カム７の回転角度は、３６０°になると０°に戻るものとする。図３のグラフＧ１はバルブ３のストロークが大きい場合を示し、グラフＧ３はバルブ３のストロークが中くらいである場合を示し、グラフＧ５はバルブ３のストロークが小さい場合を示している。図３から理解されるように、回転カム７が１回転すると回転カム７の所定の回転角度範囲でバルブ３が１往復だけ変位するようになっている。
【００２２】
バルブ３のストロークと中間カム５の揺動量は、中間カム５の揺動中心軸ＣＬ１が回転カム７に近づくにしたがって大きくなり、中間カム５の揺動中心軸ＣＬ１が回転カム７から離れるにしたがって小さくなるものである。また、中間カム５の揺動中心軸ＣＬ１の位置にかかわらず（バルブ３のストロークにかかわらず）、バルブ３が最大にリフトするタイミング（変位が最大になるときの回転カム７の回転角度）は一定になっている。なお、変位が最大になるときの回転カム７の回転角度を、本明細書では１８０°としている。
【００２３】
また、バルブ３のストロークが小さくなるにしたがって、バルブ３がリフトを開始するタイミングが遅れ、バルブ３のストロークが小さくなるにしたがって、バルブ３がリフトを終了するタイミングが早まるようになっている。なお、中間カム５の位置を、グラフＧ５に示すストロークになる位置からさらに離せば（回転カム７から離せば）、バルブ３のストロークが「０」になるようになっている。
【００２４】
中間カム支持部材９には、送りネジ１３が螺合している。送りネジ１３は、前記エンジンの筐体に回転自在に設けらていると共に、中間カム支持部材９の移動方向に延伸し、送りネジ１３が回転することにより中間カム支持部材９が移動するようになっている。なお、送りネジ１３は、逆転止めがかかるようになっている。すなわち、送りネジ１３が回転すれば中間カム支持部材９が移動するが、中間カム支持部材９にこの移動方向（送りネジ１３の延伸方向）の力を加えても送りネジ１３は回転しないようになっている。
【００２５】
カム装置１には、送りネジ１３を回転するためのアクチュエータの例であり中間カム移動手段８を構成しているパルスモータ（ステッピングモータ）１５が設けられている。すなわち、送りネジ１３は各ギヤ１７、１９を介してパルスモータ１５により回転するようになっている。また、バルブ３が閉じているとき（非リフトのとき；基底状態にあるとき）には、パルスモータ１５で送りネジ１３を回動することができるようになっており、一方、バルブ３が開いているとき（リフトしているとき）には、バルブ３から力を受けることにより、中間カム支持部材９の移動に大きな力が必要になるので、パルスモータ１５は脱調するようになっている。すなわち、図４（中間カムの揺動中心の位置を変更可能な場合を示す図）に示すように、中間カム移動手段８（パルスモータ１５）は、バルブ３がリフトしていないときにのみ、中間カム５の揺動中心ＣＬ１の位置を移動することができるようになっている。
【００２６】
なお、パルスモータの代わりにサーボモータやトルクモータ等の脱調しない電動モータを用いて、中間カム支持部材９を移動するようにしてもよい。この場合、バルブ３が閉じているときにのみ、中間カム支持部材９が移動するようにするため、前記電動モータの出力軸と送りネジ１３との間にトルクリミッタ等の所定の大きさを超える力を伝達しない機構を設けることが望ましい。
【００２７】
また、カム装置１では、各ギヤ１７、１９や送りネジ１３を用いて中間カム支持部材９を移動するように構成されているが、他の機構（たとえばリンク機構）を用いて中間カム支持部材９を移動するようにしてもよい。
【００２８】
さらに、カム装置１には、制御装置（エンジンコントローラ）２１が設けられている。
【００２９】
図５は、カム装置１の制御装置（エンジンコントローラ）２１等の概略構成を示すブロック図である。
【００３０】
エンジンコントローラ２１には、エンジンの運転状態をセンシングする複数のセンサから送られる信号に基づいて、バルブ３の目標リフト量をデータ設定する目標リフト量データ設定部２３と、前記エンジンの運転状態をセンシングする複数のセンサから送られる信号に基づいて、回転カム７の回転角のデータ（カム角データ）を設定する回転カム角データ設定部２５と、エンジン回転数データ設定部２７と、前記各設定部からの情報に基づいて、パルスモータ１５の駆動等を行う（パルスモータ１５を駆動させる駆動信号を出力する）可変動弁制御部２９とが設けられている。なお、前記「カム角データ」についての説明は後述する。
【００３１】
より詳しく説明すると、エンジンコントローラ２１には、カム角センサ３１、クランク角センサ３３、バキュームセンサ３５、水温センサ３７、吸気温センサ３９、排気温センサ４１、スロットルポジションセンサ４３、アクセルポジションセンサ４５、Ｏ２センサ４７、バッテリ電圧４９等から信号が入力され、これらの信号に基づいて、目標リフト量データ設定部２３で、エンジンの運転状況に適したバルブ３のストロークの目標値が求められる。さらに、カム角センサ３１、クランク角センサ３３に基づいて、カム角データ設定部２５で回転カム７のカム角データが求められる。
【００３２】
また、前記各信号に基づいて、エンジン回転数データ設定部２７で、エンジンの運転状況に適したエンジンの回転数の目標値が求められる。中間カム支持部材９の位置を検出するセンサは設けられておらず、中間カム支持部材９の行き過ぎを防止するために機械的ストッパ（図示せず）が設けられている。
【００３３】
カム角センサ３１は、回転カム７が１回転する毎に１回の信号を発するようになっている。たとえば、回転カム７が「０°」の回転角度になったときに、１パルスの信号を発するようになっている。そして、エンジン回転数データ設定部２７のエンジン回転数判断部（図示せず）で、前記パルス信号が発せられる時間間隔を測定することにより回転カム７の回転速度（角速度）が求められ、また、前記エンジンの回転数が判断され、さらに、回転カム７が１回転する間において、前記１パルスの信号が発せられたときからの時刻の経過と回転カム７の角速度とにより、回転カム７の回転角度を求めることができるようになっている。なお、カム角センサ３１を、たとえば回転角度１°毎に信号を発するロータリエンコーダを用いて検出するようにしてもよい。
【００３４】
また、エンジンコントローラ２１（エンジンコントローラ２１の図示しない制御部）は、バルブ３のストロークを所定の値（目標リフト量データ設定部２３で求められた目標リフト量）にすべく、回転カムが１回転する間に、パルスモータ１５に次の動作を行なわせるようになっている。
【００３５】
すなわち、バルブ３が基底状態にあるとき（バルブ３が着座状態にあるとき）の回転カム７の回転角度範囲のうちの所定の回転角度に回転カム７の回転角度があるときに（カム角データ設定部２５で求めたカム角データに、回転カム７の回転角度がなったときに）、バルブ３のストロークを大きくまたは小さくする方向への中間カム５の揺動中心ＣＬ１の位置の移動が開始するように、パルスモータ１５の駆動を開始する。
【００３６】
そして、中間カム５の揺動中心ＣＬ１の位置の移動を、少なくともバルブ３のリフトが始まるまで、パルスモータ１５に行なわせる。
【００３７】
さらに、エンジンコントローラ２１は、回転カム７が１回転する間にパルスモータ１５が行なった前記動作を、回転カム７が１回転する毎に、パルスモータ１５に適数回（１回もしくは複数回）行なわせ、中間カム５の位置を設定するようになっている。なお、パルスモータ１５に行なわせる前記適数回の動作を、回転カム７の各回転毎に必ずしも連続して行なわせる必要はない。たとえば、回転カム７が最初の１回転するときに前記近づける動作を１回行ない、２回転目は前記動作を行なわず、３回転目に前記近づける動作を１回行なう等、前記動作を間引きして行なうようにしてもよい。
【００３８】
ここで、バルブ３のストロークを所定の値にすべく、エンジンコントローラ２１がパルスモータ１５に行なわせる前記動作について、より詳しく説明する。
【００３９】
図６は、バルブ３のストロークを所定の値にするための動作を説明する図である。
【００４０】
図６の横軸は回転カム７の回転角度を示し、図６の右にいくにしたがって、回転角度が大きくなるものとする。なお、バルブ３のストロークの変更は短い時間で行なわれるので、その間におけるエンジンの回転数はほぼ一定であるものとすることができる。したがって、図６の横軸を時刻の経過を示すものとしてとらえてもよい。図６の縦軸は中間カム５の揺動中心ＣＬ１の位置（中間カム支持部材９）の位置を示している。図６の上方にいくにしたがって、中間カム支持部材９は回転カム７に近づき、バルブ３のストロークが大きくなるようになっている。
【００４１】
図６に示すグラフＧ７は、回転カム７から中間カム５に荷重がかかる点の軌跡であり、グラフＧ７の上側に中間カム５の揺動中心ＣＬ１の位置が存在するときには、パルスモータ１５は脱調し、中間カム支持部材９は移動することができないようになっている。すなわち、パルスモータ１５は、回転出力軸に所定の値以上の大きな負荷がかかると脱調するものである。グラフＧ７の上側に中間カム５の揺動中心ＣＬ１の位置が存在しているときは、パルスモータ１５の回転出力軸に前記所定の値以上の負荷がかかり、パルスモータ１５は脱調する。したがって、中間カム支持部材９の移動中（中間カム５の揺動中心ＣＬ１がグラフＧ７の下側での移動中）に回転カム７から中間カム５に荷重がかかると（中間カム５の揺動中心ＣＬ１がグラフＧ７のところに達すると）、パルスモータ１５が脱調して中間カム支持部材９を駆動することができず中間カム支持部材９が移動不能になる。
【００４２】
図６を用いて、バルブ３のストロークを大きくする場合について説明する。すなわち、中間カム支持部材９の位置がＰＳ１の位置にありバルブ３のストロークが小さい状態から、中間カム支持部材９の位置をＰＳ９の位置にしてバルブ３のストロークを大きくする場合について説明する。
【００４３】
まず、中間カム支持部材９の位置がＰＳ１の位置にあり、回転カム７の回転角度が「０°」であるものとする（点Ｐ１１）。この状態から回転カム７が１回転目の回転をし回転角度がθａ（カム角データ）になると、パルスモータ１５で中間カム支持部材９は所定の速度で回転カム７の方向への移動を開始する（点Ｐ１３）。この移動は、回転カム７の回転角度がたとえば、「１８０°」になるまで行なわれようとするが、回転カム７の回転角度が「１８０°」よりも小さい角度θｂ１になると、パルスモータ１５は脱調し（点Ｐ１５）、中間カム支持部材９はＰＳ３の位置で止まる。なお、パルスモータ１５は、回転カム７の回転角度が「１８０°」を超えると駆動を停止する。
【００４４】
回転カム７が２回転目の回転をするときにおいて回転カム７の回転角度が「０°」のときには、中間カム支持部材９の位置は、ＰＳ３の位置にある（点Ｐ３１）。この状態から回転カム７が回転し回転角度がθａになると、パルスモータ１５で中間カム支持部材９が再び所定の速度で回転カム７の方向への移動を開始する（点Ｐ３３）。この移動は、前述した場合と同様に、回転カム７の回転角度がたとえば、「１８０°」になるまで行なわれようとするが、回転カム７の回転角度が１８０°よりも小さい角度θｂ３になると、パルスモータ１５は脱調し（点Ｐ３５）、中間カム支持部材９はＰＳ５の位置で止まる。
【００４５】
上述した動作を繰り返していくと、前記角度θｂ１、θｂ３・・・が前記角度θａに近づきやがては互いがほぼ一致し、中間カム支持部材９の位置がＰＳ９のところに存在するようになり、バルブ３のストロークの変更が終了する。カム装置１では、カム角データ設定部２５で求めたカム角データθａに基づいて、パルスモータ１５を適宜駆動することにより、中間カム支持部材９の位置を正確な位置にし、バルブ３のストロークを正確な値にすることができるようになっている。
【００４６】
つまり、カム装置１によれば、中間カム５の移動を適数回行なうことにより、図６を用いて説明したように、中間カム５の揺動中心ＣＬ１の位置が設定され、中間カム５の揺動中心ＣＬ１の位置（中間カム支持部材９の位置）のセンシング（検出）を行なわなくても、中間カム支持部材９の正確な位置決めをすることができ、バルブ３のストロークを正確に設定することができる。
【００４７】
なお、カム装置１において、バルブ３のストロークを変更する際の回転カム７の回転速度（角速度）に応じて、図６で示した中間カム支持部材９の移動速度（たとえば点Ｐ１３から点Ｐ１５に移動するときの移動速度）を変えることが好ましい。すなわち、回転カム７の回転速度に比例させて、中間カム支持部材９の移動速度を速くすることが望ましい。
【００４８】
［第２の実施形態］
第２の実施形態に係るカム装置１ａ（図示せず）は、バルブ３のストロークを変更する際、中間カム支持部材９を回転カム７から一旦離してその後回転カム７に近づけるようになっている点が、第１の実施形態に係るカム装置１とは異なりその他の点は第１の実施形態に係るカム装置１とほぼ同様に構成されほぼ同様の効果を奏する。
【００４９】
すなわち、第２の実施形態に係るカム装置１ａのエンジンコントローラ２１ａ（図示せず）は、回転カム７が１回転する間において、バルブ３が基底状態にあるときの回転カム７の回転角度範囲のうちの第１の所定の回転角度に回転カム７の回転角度があるときに、バルブ３のストロークを小さくする方向への中間カム５の揺動中心ＣＬ１の位置の移動を開始し、この移動を、バルブ３が基底状態にあるときの回転カム７の回転角度範囲のうちの前記第１の所定の回転角度よりも遅い（大きい）第２の所定の回転角度に回転カム７の回転角度がなるまで行なうようになっている。
【００５０】
続いて、バルブ３が基底状態にあるときの回転カム７の回転角度範囲のうちの前記第２の所定の回転角度よりも遅いか若しくは前記第２の所定の回転角度と等しい第３の所定の回転角度に回転カム７の回転角度があるときに、バルブ３のストロークを大きくする方向への中間カム５の揺動中心ＣＬ１の移動を開始し、この移動を少なくともバルブ３のリフトが始まるまで行なうようになっている。
【００５１】
さらに、エンジンコントローラ２１ａは、前記動作を回転カム７の１回転毎に中間カム移動手段８に適数回行なわせ、中間カム５の位置（中間カム５の揺動中心ＣＬ１の位置；中間カム支持部材９の位置）を設定するようになっている。
【００５２】
図７、図８を用いてより詳しく説明する。
【００５３】
図７、図８は、カム装置１ａにおける中間カム５の移動状態について説明する図である。
【００５４】
図７の横軸は回転カム７の回転角度を示し、図７の縦軸は、バルブ３のリフト量もしくは中間カム５の揺動中心軸ＣＬ１の位置を示す図である。図７の上方向にいくほどバルブ３のリフト量は大きくなり、中間カム５の揺動中心軸ＣＬ１は回転カム７に近づく。
【００５５】
また、図７のグラフＧ９は、バルブ３のリフトを示すグラフであり、回転カム７の回転角度が１８０°になるときに、バルブ３のリフト量は最大になり、回転カム７の回転角度が「０°」の周辺にあるときには、バルブ３は基底状態（着座状態）にある。また、図７のグラフＧ１１は、中間カム５の揺動中心軸ＣＬ１の位置を示すグラフである。
【００５６】
図８の横軸は、図６と同様に、回転カム７の回転角度を示し、図８の横軸も、図６と同様に、中間カム５の揺動中心ＣＬ１の位置（中間カム支持部材９）の位置を示している。図８に示すグラフＧ７の上側に中間カム５の揺動中心ＣＬ１の位置が存在するときには、パルスモータ１５は脱調し、中間カム支持部材９は移動することができないようになっている。
【００５７】
エンジンコントローラ２１ａは、図７に示すように、回転カム７の回転角度がθａ（前記カム角データ）になったときに、パルスモータ１５で、回転カム７から離れる方向への中間カム支持部材９の移動を開始する（点Ｐ１２）。この移動は、回転カム７の回転角度がたとえばθｃになるまで行なわれる。回転カム７の回転角度がθｃになると、パルスモータ１５で、回転カム７の方向への中間カム支持部材９の移動を開始する（点Ｐ１４）。この移動は、回転カム７の回転角度がたとえば、１８０°になるまで行なわれようとするが、回転カム７の回転角度が１８０°よりも小さい角度θｄになると、パルスモータ１５は脱調し（点Ｐ１６）、中間カム支持部材９は、第１の実施形態に係るカム装置１の場合と同様に停止する。
【００５８】
このような動作をたとえば複数回繰り返して、バルブ３のストロークを変更するようになっている。
【００５９】
図８を用いてより詳しく説明する。まず、バルブ３の目標ストロークに対応した中間カム５の中心ＣＬ１の目標位置をＭとし、中間カム５の揺動中心ＣＬ１が、実際には、バルブ３のストロークよりも小さいＳの位置に存在しているものとする。この状態で回転カム７の回転角度がθａになったときに、回転カム７から離れる方向へ中間カム支持部材９が所定の速度で移動を開始し、回転カム７の回転角度がθｂになったときに、回転カム７の方向へ中間カム支持部材９が、前記所定の速度と絶対値がほぼ等しい速度で移動を開始する。この移動はパルスモータ１５が脱調するまで行なわれる（回転カム７の回転角度がθｄ１；点Ｐ２２）。上記動作を適数回行なうと、バルブ３のストロークが目標値とほぼ等しくなる。すなわち、中間カム５の揺動中心ＣＬ１の位置がほぼＭの位置になる。
【００６０】
なお、中間カム５の揺動中心ＣＬ１の位置がＳのところに存在しているときには、回転カム７の回転角度がθａからθｂになるまでの時間ｔ１に比べ、回転カム７の回転角度がθｂからθｄ１になるまでの時間ｔ３は長いが、中間カム５の揺動中心ＣＬ１の位置がＭのところに存在すると、回転カム７の回転角度がθａからθｂになるまでの時間ｔ１と、回転カム７の回転角度がθｂからθｄになるまでの時間ｔ５は互いに等しくなる。
【００６１】
一方、バルブ３の目標ストロークに対応した中間カム５の揺動中心ＣＬ１の目標位置をＭとし、中間カム５の揺動中心ＣＬ１が、実際には、バルブ３のストロークよりも大きいＬの位置に存在している場合にも、回転カム７の回転角度がθａになったときに、回転カム７から離れる方向へ中間カム支持部材９が移動を開始し、回転カム７の回転角度がθｂになったときに、回転カム７の方向へ中間カム支持部材９が移動を開始する。この移動はパルスモータ１５が脱調するまで行なわれる（回転カム７の回転角度がθｄ３；点Ｐ２６）。上記動作をたとえば複数回行なうと、バルブ３のストロークが目標値とほぼ等しくなる。すなわち、中間カム５の揺動中心ＣＬ１の位置がほぼＭの位置になる。
【００６２】
なお、中間カム５の揺動中心ＣＬ１の位置がＬのところに存在しているときには、回転カム７の回転角度がθａからθｂになるまでの時間ｔ１に比べ、回転カム７の回転角度がθｂからθｄ３になるまでの時間ｔ７は長いが、中間カム５の揺動中心ＣＬ１の位置がＭのところに存在すると、前述したように、回転カム７の回転角度がθａからθｂになるまでの時間ｔ１と、回転カム７の回転角度がθｂからθｄになるまでの時間ｔ５は互いに等しくなる。
【００６３】
したがって、前記角度θａや角度θｂを適宜決めて中間カム支持部材９を移動することにより、バルブ３のストロークを目標値Ｍにすることができる。
【００６４】
なお、図７や図８を用いた説明では、第１の所定の角度θａを変更し、第１の所定の角度θａと第２の所定の角度θｂとの差（時間ｔ１）を一定にし、第３の所定の角度を第２の所定の角度と等しいθｂにして、バルブ３のストロークを設定するようにしているが、図９（カム装置の動作の変形例を示す図）に示すように、第２の所定の回転角度θｂと前記第３の回転角度θｅとの間隔を変更することにより、バルブ３のストロークを設定するようにしてもよいし、また、図１０（カム装置の動作の変形例を示す図）に示すように、第２の所定の回転角度θｂを変更することにより、バルブ３のストロークを設定するようにしてもよい。
【００６５】
さらに、カム装置１ａでは、エンジンコントローラ２１ａの制御の下、中間カム５の揺動中心ＣＬ１の位置の設定に先立って、バルブ３が基底状態にあるときの回転カム７の回転角度範囲に回転カム７の回転角度があるときに、中間カム５の揺動中心ＣＬ１の位置のおおまかな位置決めを、パルスモータ１５を駆動して行なうようになっている。
【００６６】
カム装置１ａの動作について、図１１、図１２、図１３を用いて詳しく説明する。
【００６７】
図１１、図１２は、カム装置１ａの動作を示すフローチャートであり、図１３は、カム装置１ａの動作を示す図である。
【００６８】
なお、カム装置１ａがバルブ３のストローク変更の動作を始める前における中間カム支持部材９の原点位置であるが、中間カム支持部材９が前記機械的ストッパに当接している位置を原点位置としてもよいし、前記角度θａや角度θｂを所定の値にしたときに位置決めされる中間カム支持部材９の位置を原点位置としてもよい。
【００６９】
まず、エンジンコントローラ２１ａの目標リフト量データ設定部２３によって、バルブ３の目標ストロークが決められ、エンジンコントローラ２１の図示しない制御部が、前記決められた目標ストローク（目標リフト量）と、実際のバルブ３のストロークとの間に差があるか否かを判断する（Ｓ１、Ｓ３）。差がある場合には、この差分に応じたパルスモータ１５のステップ数を設定する（Ｓ５）。
【００７０】
続いて、前記設定したステップ数が「０」であるか否かを判断し、「０」である場合には、ステップＳ１に戻り、「０」でない場合には、回転カム７の回転数からバルブ３が非リフト状態である間に出力可能なパルスモータ１５のステップ数を設定する（Ｓ９）。ステップＳ５で設定したステップ数が、ステップＳ９で設定したステップ数よりも小さい場合には（Ｓ１１、Ｓ１３）、ステップＳ５で設定したステップ数だけパルスモータを駆動することとし、駆動ステップ数を「０」にしステップＳ２３に進む（Ｓ１５、Ｓ１７）。一方、ステップＳ５で設定したステップ数が、ステップＳ９で設定したステップ数よりも大きい場合には（Ｓ１１、Ｓ１３）、ステップＳ９で設定したステップ数だけパルスモータを駆動することとし、駆動ステップ数を「（ステップＳ５で設定したステップ数）−（ステップＳ９で設定したステップ数）」にしステップＳ２３に進む（Ｓ１９、Ｓ２１）。
【００７１】
ステップＳ２３では、回転カム７の回転角度がバルブ３がリフトを終えた角度になったか否かを判断し、回転カム７の回転角度がバルブ３がリフトを終えた角度になったときに、ステップＳ１５またはステップＳ１９のステップ数だけパルスモータ１５を駆動し、中間カム支持部材９を移動し（Ｓ２５）、ステップＳ７に戻る。
【００７２】
以上の動作を行ない、中間カム支持部材９のおおまかな位置決めを行なう。
【００７３】
次に、ステップＳ３で、差がないと判断した場合には、図７や図８で示した中間カム支持部材９の位置決めを行なう。すなわち、ステップＳ２７でカム角データ設定部２５がバルブ３の目標ストロークから駆動開始オフセット角度θ０（図１３参照）を求め、実駆動開始角度θａ（駆動開始角度θ１+オフセット角度θ０）を求める（Ｓ２９）。
【００７４】
続いて、回転カム７の回転角度が実駆動開始角度θａになった場合には（Ｓ３１）、ゼロリフト方向（中間カム支持部材９が回転カム７から離れる方向）へのパルスモータ１５の駆動を、回転カム７の回転角度が切り換え角度θｂになるまで行なう（Ｓ３３、Ｓ３５）。
【００７５】
回転カム７の回転角度が切り換え角度θｂになったら、フルリフト方向（中間カム支持部材９が回転カム７に近づく方向）へのパルスモータ１５の駆動を行なう（Ｓ３７）。この駆動は、回転カム７の回転角度がたとえばピーク角度θｆ（１８０°）になるまで行なう。なお、前述したように、回転カム７の回転角度がピーク角度θｆになる前に、パルスモータ１５は脱調する。
【００７６】
回転カム７の回転角度がピーク角度θｆ（１８０°）になったら、パルスモータ１５を停止する（Ｓ４１）。そして、ステップＳ２７〜ステップＳ４１の動作をたとえば複数回行ない、中間カム支持部材９の正確な位置決め（バルブ３の正確なストロークの設定）を行なう。
【００７７】
カム装置１ａによれば、中間カム５の揺動中心ＣＬ１の位置を、一旦回転カム７から離した後に近づける動作を適数回行なうので、中間カム５の揺動中心ＣＬ１の位置のセンシングをすることなく、図８を用いて説明したように、バルブ３のストロークを大きくする方向、小さくする方向のうちのいずれの方向にも、中間カム５（中間カム支持部材９）の正確な位置決めをすることができ、バルブ３のストロークを正確に設定することができる。
【００７８】
また、図８で説明したように、バルブ３のストロークを大きくする方向、小さくする方向のうちのいずれの方向にも、中間カム支持部材９の正確な位置決めをすることができるので、図６で示した場合とは異なり、バルブ３のストロークが小さい方向から大きくなる方向で位置決めするときに、バルブ３のストロークが目標値よりも大きくなってしまっても、この大きくなったストロークを小さくして前記目標値にすることができる。
【００７９】
また、たとえば、前記従来のカム装置において中間カムの位置のセンシングを行なわずフィードバック制御を行なうことなく、パルスモータで中間カムの移動位置決めを行なうように構成すると、何らかの要因による（たとえばガム状のオイルの付着による）パルスモータの脱調や経年変化による機構のバックラッシュの増大によって、中間カムを正確な位置に移動位置決めすることができなくなる。
【００８０】
しかし、カム装置１ａを用いれば、たとえパルスモータ１５が一時的に脱調しても、繰り返しの移動位置決めを適数回行なうことで、中間カム５の正確な位置決めができなくなる事態を回避することができ、また、バックラッシュが生じても、図６や図８で説明したように、一方向（中間カム５を回転カム７に近づける方向）で中間カム５の位置が定まるので、中間カム５の位置を正確なものにすることができる。
【００８１】
なお、前記各カム装置は、回転カムと、前記回転カムの駆動によって駆動し（姿勢が変化し）、前記回転カムに対する位置が変化するようになっている中間カムと、前記中間カムの駆動によって変位すると共に、前記中間カムの位置によって変位行程長が変化する従動節と、前記従動節の変位行程長を変えるためにアクチュエータを用いて前記中間カムの位置を移動すると共に、前記従動節が基底状態にあるときにのみ、前記中間カムの位置を移動可能になっている中間カム移動手段と、前記従動節の変位行程長を所定の値にすべく、前記従動節が基底状態にあるときの前記回転カムの回転角度範囲のうちの所定の回転角度に前記回転カムの回転角度があるときに、前記従動節の変位行程長を大きくする方向に前記中間カムの位置を移動することを、前記中間カム移動手段に適数回（１回もしくは複数回）行なわせ、前記中間カムの位置を設定する制御手段とを有するカム装置の例である。
【００８２】
さらに、前記各カム装置では、従動節等が回転カムでリフト等の駆動をするようになっているが、回転カムに代えて、揺動するカム（主カム）や直線運動するカム（主カム）等を用い、従動節等を駆動してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るカム装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、カム装置の概略構成を示す正面図である。
【図３】中間カムの位置とバルブのストロークとの関係を示す図である。
【図４】中間カムの揺動中心の位置を変更可能な場合を示す図である。
【図５】カム装置の制御装置等の概略構成を示すブロック図である。
【図６】バルブのストロークを所定の値にするための動作を説明する図である。
【図７】第２の実施形態に係るカム装置における中間カムの移動状態について説明する図である。
【図８】第２の実施形態に係るカム装置における中間カムの移動状態について説明する図である
【図９】カム装置の動作の変形例を示す図である。
【図１０】カム装置の動作の変形例を示す図である。
【図１１】カム装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】カム装置１ａの動作を示すフローチャートである。
【図１３】カム装置の動作を示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
１、１ａ  カム装置
３  バルブ
５  中間カム
７  回転カム
８  中間カム移動手段
９  中間カム支持部材
１３  送りネジ
１５  パルスモータ
２１、２１ａ  エンジンコントローラ
【図１】
2007291998.tif 000003
【図２】
2007291998.tif 000004
【図３】
2007291998.tif 000005
【図４】
2007291998.tif 000006
【図５】
2007291998.tif 000007
【図６】
2007291998.tif 000008
【図７】
2007291998.tif 000009
【図８】
2007291998.tif 000010
【図９】
2007291998.tif 000011
【図１０】
2007291998.tif 000012
【図１１】
2007291998.tif 000013
【図１２】
2007291998.tif 000014
【図１３】
2007291998.tif 000015